一种输电线路覆冰过程的远程监测系统及方法

摘要

本发明公开一种输电线路覆冰过程的远程监测系统及方法，属于电力行业监测系统产品领域，所述远程监测系统包括模拟导线，与模拟导线相连的拉力传感器，双目摄像机和控制箱，其中，所述控制箱内设置有与双目摄像机相连的数据采集模块，与拉力传感器相连的控制模块，与中控端相连的通信模块等，所述方法采用基于视差原理并由多幅图像获取物体三维几何信息的方法，由双目摄像机从不同角度同时获得被测物的两幅数字图像，并基于视差原理恢复出物体的三维几何信息，重建物体三维轮廓及位置，并将三维图像数据发送到中控端进行计算，实时掌握覆冰动态变化情况；能够满足覆冰数据监测的准确性和便捷性，具有优良的可拓展性，提高数据监测灵敏度。

主权项

一种输电线路覆冰过程的远程监测方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、重力辅助监测步骤：步骤1‑1：拉力传感器将检测的传感信号通过控制箱发送给中控端，中控端先根据式(1)计算得到模拟导线常态下的荷载w₁(N/m)，w₁＝qg≈qg_n＝9.80665q   (1)式中w₁为导线常态荷载，q为模拟导线的质量，g为重力加速度；g_n为标准重力加速度，g_n＝9.80665(m/s2)；步骤1‑2：根据式(2)、式(3)计算得到模拟导线覆冰时的荷载假设各种类型及不同断面外形的覆冰均折算为密度为0.9g/cm³的圆形雨淞断面，当己知导线外径D(mm)和覆冰厚度b(mm)时，其单位长度冰荷载w₂(N/m)为$w_2=\frac{0.9{\mathrm{\pi g}}_n}{4}[{(D+2b)}^2-D^2]\times {10}^{-3}=\kappa b(b+D)---\left(2\right)$式中k＝0.027728导线覆冰时垂向总荷载w₃为导线自重荷载w₁和覆冰荷载w₂之和，即w₃＝w₁+w₂   (3)步骤1‑3：根据式(4)计算得到模拟导线的覆冰厚度b(mm)：$b=\frac{-\kappa D\pm \sqrt{{\left(\kappa D\right)}^2+4\times \kappa \times (w_3-w_1)}}{2\times \kappa }---\left(4\right)$步骤2、双目测量步骤：步骤2‑1：已标定的双目摄像机分别采集同一环境下模拟导线上的覆冰图像，并将2个覆冰图像通过控制箱发送给中控端；步骤2‑2：中控端根据覆冰图像中各视觉节点独立地提取该节点视野范围内的视觉特征；步骤2‑3：中控端根据覆冰图像中各视觉节点计算步骤2‑2中所提取视觉特征的三维坐标，并缓存处理；步骤2‑4：中控端根据模拟导线的轮廓定位目标点，计算模拟导线上覆冰厚度的范围，所述计算模拟导线上覆冰厚度范围的具体方法为：提取模拟导线轮廓上各点的三维坐标：根据左右覆冰图像上的同名点，进行交会得到空间点三维坐标；根据中心投影的构像方程，采用三点共线的原理构建测试计算公式：$x_l=x-x_0=-f\frac{a_1(X_A-X_S)+b_1(Y_A-Y_S)+c_1(Z_A-Z_S)}{a_3(X_A-X_S)+b_3(Y_A-Y_S)+c_3(Z_A-Z_S)}$$y_l=y-y_0=-f\frac{a_2(X_A-X_S)+b_2(Y_A-Y_S)+c_2(Z_A-Z_S)}{a_3(X_A-X_S)+b_3(Y_A-Y_S)+c_3(Z_A-Z_S)}$$r=\frac{\sqrt[2]{x_l^2+y_l^2}-d_1}{2}$其中，X_S，Y_S，Z_S表示已知投影点S的大地坐标系的坐标；X_A，Y_A，Z_A表示模拟导线上待测点A的大地座标系的坐标，X_A‑X_S，Y_A‑Y_S，Z_A‑Z_S表示在相机座标系中的坐标；a_i，b_i，c_i(i＝1,2,3)表示大地座标系和相机座标系中座标相交角方向余弦；f表示相机的焦距；x₀，y₀表示相机焦点所在大地坐标；x_l为测量点的横向座标；y_l为测量点的纵向座标；r为覆冰厚度，d₁为已知模拟导线直径；根据计算选出的覆冰厚度的值，取出最大有效值与最小有效值，并计算出覆冰厚度的平均值。步骤3、中控端通过步骤1和步骤2分别计算得到模拟导线的覆冰厚度平均值，当两者的覆冰厚度差值在设定范围内，且在覆冰厚度的有效值范围内，则认为监测结果无误差，直接输出步骤2得到的模拟导线的覆冰厚度；当两者的覆冰厚度差值大于设定值时，则重新采样，重复步骤1与步骤2，直到测量厚度差值在允许误差范围内。